Амфотерные элементы, их оксиды и гидроксиды. Примеры реакции, характеризующих их амфотерные свойства: Амфотерные гидроксиды и оксиды

Амфотерность (двойственность свойств) гидроксидов и оксидов многих элементов проявляется в образовании ими двух типов солей. Например, для гидроксида и оксида алюминия:
а) 2Al(OH)₃ + 3SO₃ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O
Al₂О₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

б) 2Al(OH)₃ + Na₂O = 2NaAlO₂ + 3H₂O (в расплаве)
Al₂О₃ + 2NaOH(т) = 2NaAlO₂ + H₂O (в расплаве)

В реакциях (а) Al(OH)₃ и Al₂О₃ проявляют свойства оснóвных гидроксидов и оксидов, то есть они подобно щелочам реагируют с кислотами и кислотными оксидами, образуя соль, в которой алюминий является катионом Al³⁺.

Напротив, в реакциях (б) Al(OH)₃ и Al₂О₃ выполняют функцию кислотных гидроксидов и оксидов, образуя соль, в которой атом алюминия Al^III входит в состав аниона (кислотного остатка) AlО₂⁻.

Сам элемент алюминий проявляет в этих соединениях свойства металла и неметалла. Следовательно, алюминий - амфотерный элемент.

Подобные свойства имеют также элементы А-групп - Be, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi и другие, а также большинство элементов Б-групп - Cr, Mn, Fe, Zn, Cd и другие.

Например, амфотерность цинка доказывают такие реакции:
а) Zn(OH)₂ + N₂O₅ = Zn(NO₃)₂ + H₂O
ZnO + 2HNO₃ = Zn(NO₃)₂ + H₂O

б) Zn(OH)₂ + Na₂O = Na₂ZnO₂ + H₂O
ZnO + 2NaOH(т) = Na₂ZnO₂ + H₂O

Если амфотерный элемент имеет в соединениях несколько степеней окисления, то амфотерные свойства наиболее ярко проявляются для промежуточной степени окисления.

Например, у хрома известны три степени окисления: +II, +III и +VI. В случае Cr^III кислотные и оснóвные свойства выражены примерно в равной степени, тогда как у Cr^II наблюдается преобладание оснóвных свойств, а у Cr^VI - кислотных свойств:
Cr^II → CrO, Cr(OH)₂ → CrSO₄
Cr^III → Cr₂O₃, Cr(OH)₃ → Cr₂(SO₄)₃ или KCrO₂
Cr^VI → CrO₃, H₂CrO₄ → K₂CrO₄

19) Соединения марганца. Окислительные свойства перманганата калия: Пермангана́тка́лия — марганцовокислый калий, калиевая соль марганцевой кислоты. Химическая формула — KMnO4. Прекурсор (IV список прекурсоров ПККН). Представляет собой темно-фиолетовые, почти черные кристаллы, при растворении в воде образующие ярко окрашенный раствор малинового цвета.

• в нейтральной среде:

• в щелочной среде:

·

• в щелочной среде на холоде:

20) Алканы (общая формула, гомологический ряд, номенклатура, хим, св-ва, на примере метана): Алканы (парафины) – алифатические (нециклические) предельные углеводороды, в которых атомы углерода связаны между собой простыми (одинарными) связями в неразветвленные или разветвленные цепи.

Алканы имеют общую формулу CnH2n+2, где n – число атомов углерода.

Мета́н (лат.Methanum) — простейший углеводород, бесцветный газ (в нормальных условиях) без запаха, химическая формула — CH4. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты (обычно тиолы) со специфическим «запахом газа». Метан нетоксичен и неопасен для здоровья человека

Горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1 м³. С воздухом образует взрывоопасные смеси при объёмных концентрациях от 5 до 15 процентов. Точка замерзания −184^oС (при нормальном давлении)

Вступает с галогенами в реакции замещения, которые проходят по свободно радикальному механизму:

Выше 1400 °C разлагается по реакции:

 

Окисляется до муравьиной кислоты при 150—200 °C и давлении 30—90 атм. по цепному радикальному механизму:

21)Алкены (общая формула, гомологический ряд, номенклатура, хим, св-ва, на примере этилена): Алке́ны (олефины, этиленовые углеводороды) — ациклические непредельные углеводороды, содержащие одну двойную связь между атомами углерода, образующие гомологический ряд с общей формулой CnH2n. Атомы углерода при двойной связи находятся в состоянии sp² гибридизации, и имеют валентный угол 120°. Простейшим алкеном является этилен (C2H4)

• Гидратация:

CH₂=CH₂ + HOH → CH₃CH₂OH (под действием катализатора)

Эту реакцию открыл A.M. Бутлеров, и она используется для промышленного получения этилового спирта.

• Окисление:

Этилен легко окисляется. Если этилен пропускать через раствор перманганата калия, то он обесцветится. Эта реакция используется для отличия предельных и непредельных соединений.

Окись этилена — непрочное вещество, кислородный мостик разрывается и присоединяется вода, в результате образуется этиленгликоль:

• Горение:

C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O

• Полимеризация (получение полиэтилена):

nCH₂=CH₂ → (-CH₂-CH₂-)_n

22) Диеновые углеводороды (общая формула, гомологический ряд, номенклатура, хим. св-ва, на примере бутадиена): Алкадиены — класс углеводородов, содержащих две двойных связи углерод-углерод.Синтез Лебедева:

2CH₃-CH₂-OH --Al₂O₃, ZnO, t--> CH₂=CH-CH=CH₂ + 2H₂O + H₂

Формально эту реакцию можно представить как дегидратацию двух молекул этилового спирта с одновременным межмолекулярным дегидрированием.

Реакции алленов

Центральный sp-гибридизованный атом углерода в алленах является электрофильным центром, поэтому, в отличие от не активированных электроноакцепторными заместителями алкенов, аллены реагируют с мягкими нуклеофилами, образуя винильные и аллильные производные:

CH₂=C=CH₂ + PhSH CH₂=C(SPh)-CH₃ + CH₂=CH-CH₂SPh

Электрофильность sp-гибридизованного атома алленов повышается электроноакцепторными группами, в этом случае присоединение нуклеофила идет исключительно по этому атому:

CH₂=C=CHCOOR + NuH CH₂=CNuCH₂COOR + CH₃C(Nu)=CHCOOR

Гидратации аллена в условиях кислотного катализа присоединение протона идёт по терминальному углероду, образующийся при этом енол далее таутомеризуется в ацетон:

CH₂=С=CH₂ + H₂O [CH₂=С(OH)CH₃] CH₃COCH₃

Под действием щелочей или кислот аллены могут претерпевать прототропные перегруппировки в 1,3-диены:

RCH₂CH=C=CH₂ RCH=CHCH=CH₂

23) Алкины(общая формула, гомологический ряд, номенклатура, хим, св-ва, на примере ацетилена): Ацетиле́н (по ИЮПАК — этин) — ненасыщенный углеводород C2H2. Имеет тройную связь между атомами углерода, принадлежит к классу алкинов. В лаборатории ацетилен получают действием воды на карбид кальциясм. видео данного процесса (Ф. Вёлер, 1862 г.),

CaC₂+ 2 Н₂О = С₂Н₂↑ + Са(ОН)₂

а также при дегидрировании двух молекул метана при температуре свыше 1400 °C:

2СН₄ = С₂Н₂↑ +3Н₂↑

24) Ароматические углеводороды. (Бензол химические свойства, получение, применение.)::Бензо́л (C6H6, PhH) — органическое химическое соединение, бесцветная жидкость с приятным сладковатым запахом. Простейший ароматический углеводород. Бензол входит в состав бензина, широко применяется в промышленности, является исходным сырьём для производства лекарств, различных пластмасс, синтетической резины, красителей. Хотя бензол входит в состав сырой нефти, в промышленных масштабах он синтезируется из других её компонентов. Токсичен, канцерогенен.

Химические свойства

Для бензола характерны реакции замещения — бензол реагирует с алкенами, хлоралканами, галогенами, азотной и серной кислотами. Реакции разрыва бензольного кольца проходят в жёстких условиях (температура, давление).

• Взаимодействие с хлором в присутствии катализатора:

С₆H₆ + Cl₂ -(FeCl₃)→ С₆H₅Cl + HCl образуется хлорбензол

Катализаторы содействуют созданию активной электрофильной частицы путём поляризации между атомами галогена.

Cl-Cl + FeCl₃ → Cl^ઠ-[FeCl₄]^ઠ+

С₆H₆ + Cl^ઠ--Cl^ઠ+ + FeCl₃ → [С₆H₅Cl + FeCl₄] → С₆H₅Cl + FeCl₃ + HCl

В отсутствие катализатора при нагревании или освещении идёт радикальная реакция присоединения.

— образуется смесь изомеров гексахлорциклогексана

• Взаимодействие с бромом (чистый):

С₆H₆ + Br₂ -(FeBr₃ или AlCl₃)→ С₆H₅Br + HBr образуется бромбензол

• Взаимодействие с галогенопроизводнымиалканов (алкилирование бензола, реакция Фриделя-Крафтса):

С₆H₆ + С₂H₅Cl -(AlCl₃)→ С₆H₅С₂H₅ + HCl образуется этилбензол

С₆H₆ + HNO₃ -(H₂SO₄)→ С₆H₅NO₂ + H₂O

Производство: коксование угля, Каталитический риформинг,Пиролиз.

25) Спирты(определение, классификация, номенклатура, качественные реакции на одно- и на многоатомные спирты, химические свойства на примере этилового спирта): Этано́л (эти́ловый спирт, метилкарбино́л, ви́нный спирт или алкого́ль, часто в просторечии просто «спирт») — одноатомный спирт с формулой C2H5OH (эмпирическая формула C2H6O), другой вариант: CH3-CH2-OH, второй представитель гомологического ряда одноатомных спиртов, при стандартных условиях летучая, горючая, бесцветная прозрачная жидкость.

Взаимодействует со щелочными металлами и магнием с образованием этилатов (или в общем случае — алкоголятов) и водорода.

2C₂H₅OH + 2К = 2С₂Н₅ОК + Н₂.

Реагирует с карбоновыми кислотами с образованием сложных эфиров:

RCOOH + HOCH₂CH₃ → RCOOCH₂CH₃ + H₂O

Вступает в реакцию дегидратации в присутствии серной кислоты (при температуре меньше 120 °C) с образованием диэтилового эфира:

2 CH₃CH₂OH → CH₃CH₂OCH₂CH₃ + H₂O

Вступает в реакцию дегидратации в присутствии серной кислоты при температуре больше 120 °C с образованием непредельного углеводорода

CH₃CH₂OH → CH₂CH₂ + H₂O

Сгорает на воздухе и в кислороде с выделением тепла:

C₂H₅OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O

Взаимодействует со щелочными металлами и их гидридами с образованием этилатов:

2 CH₃CH₂OH + 2 Na → 2 CH₃CH₂ONa + H₂

CH₃CH₂OH + NaH → CH₃CH₂ONa + H₂

Вступает в реакцию гидрогалогенирования в присутствии хлорида цинка:

CH₃CH₂OH + HCl → CH₃CH₂Cl + H₂O

26) Фенолы: Фено́лы — органические соединения ароматического ряда, в молекулах которых гидроксильные группы связаны с атомами углерода ароматического кольца. Почислу ОН-группразличают: